Etude de la dégradation des ARN messagers aberrants par la voie de surveillance du No-Go Decay chez Saccharomyces cerevisiae

Degradation of aberrant mRNA by the No-Go Decay pathway in Saccharomyces cerevisiae

• Auteur / Autrice : Sébastien Chamois
• Direction : Lionel Bénard, Claire Torchet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 24/09/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biologie moléculaire et cellulaire des eucaryotes (Paris ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuèle Mouchel-Vielh
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoît Palancade
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olivier Namy, Martine Collart Burkhard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ribosomes

Cytoplasme

Saccharomyces cerevisiae

Détérioration

ARN messagers

Traduction génétique

Mots clés libres

ARN

Dégradation

No-Go Decay

Ribosome

Endoribonucléase

Trl1

Xrn1

Dxo1

RNA

Degradation

No-Go Decay

Ribosome

Endoribonuclease

Trl1

Xrn1

Dxo1

Résumé

L’expression des gènes est un mécanisme complexe qui peut conduire à la synthèse d’ARN messagers aberrants, susceptibles de perturber l’homéostasie cellulaire. Il existe ainsi chez les eucaryotes des voies de surveillance chargées d’éliminer de tels ARN, en particulier dans le cytoplasme. Le No-Go Decay (NGD) est l’une d’entre-elles et assure l’élimination des messagers responsables de blocages des ribosomes au cours de l’élongation de la traduction. Ce mécanisme met en jeu des clivages endoribonucléolytiques qui se produisent aux abords des ribosomes bloqués sur l’ARN. La localisation précise de ces clivages, toujours débattue dans la littérature, est un élément essentiel à la compréhension du rôle joué par le NGD dans le cytoplasme. Au cours de ma thèse, j’ai étudié cette voie de surveillance à l’aide d’une construction plasmidique capable d’exprimer un ARN tronqué ciblé par le NGD. Grâce à cette approche, j’ai montré qu’une attaque endoribonucléolytique unique dépendante de Hel2 et Cue2 était responsable d’un clivage de l’ARN au niveau du troisième ribosome bloqué durant l’élongation de la traduction. Nous avons également mis en évidence que cet événement, qui intervient à 8 nucléotides en amont du site P du ribosome, produit un fragment 3’-NGD possédant une extrémité 5’-hydroxylée. Cette extrémité est par la suite phosphorylée par la kinase Trl1. Nous proposons enfin que l’élimination de cet ARN est majoritairement assurée par la voie 5’-3’ de dégradation avec l’action de Xrn1 et alternativement de Dxo1.

Gene expression is a complex mechanism that can lead to the production of aberrant messenger RNA that may in turn disrupt cell homeostasis. In eukaryotes, it exists several surveillance pathways in charge of degrading such RNA in the cytoplasm. The No-Go Decay (NGD) is one of those and degrades mRNA containing stacks of stalled ribosomes. This mechanism is characterized by an endoribonuclease that initiates cleavages upstream of the stall sequence. Their precise location, still under debate in the literature, has proven crucial in the understanding of the exact role of the NGD in the cytoplasm. During my thesis, we studied this surveillance pathway, using mRNAs expressing a 3′-ribozyme to produce truncated transcripts in vivo to mimic naturally occurring truncated mRNAs known to trigger NGD. Thanks to this technique, we were able to show that a unique endonucleolytic cleavage, which we find to be Hel2 and Cue2-dependent, occurs eight nucleotides upstream of the first P-site nucleotide within the third stacked ribosome. We demonstrate that this event produces a 3’-NGD RNA, which has a hydroxylated 5’-extremity that is then 5’-phosphorylated by the Trl1 kinase. Ultimately, we suggest that 5’-3’ degradation pathway is then involved in the degradation of this RNA with the action of Xrn1 and Dxo1.